在液态硅胶（LSR）包胶金属过程中，提高附着力需从材料匹配、表面处理、工艺参数、结构设计等多维度系统优化。以下是具体解决方案及技术细节：

一、材料体系优化：选择自粘接型 LSR

核心原理
自粘接型 LSR 含特殊硅烷偶联剂（如乙烯基三甲氧基硅烷），可与金属表面氧化物（如 Fe₃O₄、Al₂O₃）通过缩合反应形成 Si-O-Me 化学键，剥离强度可达 8-15N/cm（非自粘接型仅 2-5N/cm）。

典型牌号与适配金属

LSR 型号

不锈钢 / 铝合金    ≥12N/cm    耐黄变，适合外露件    

钛合金 / 铜    ≥10N/cm    高抗撕（40kN/m²），耐油    

 镀锌钢 / 碳钢    ≥8N/cm    耐高温（250℃），用于汽车部件    

注：非自粘接 LSR 需搭配底涂剂（如 3M Scotch-Weld DP100），但工艺复杂度增加 30%。    

二、金属表面处理：构建化学 - 机械双重锚点

1. 物理粗化：提升机械锁合力

喷砂工艺

不锈钢 / 钛合金：氧化铝砂（粒径 80-120 目），粗糙度 Ra 4-6μm；

铝合金 / 铜：玻璃珠（粒径 150-200 目），避免过度腐蚀，Ra 3-5μm；

介质选择：

检测标准：用粗糙度仪实测，局部区域 Ra＜2μm 需返工。

激光打标
脉冲激光（波长 355nm）在金属表面加工微米级凹坑（直径 50-100μm，深度 20-30μm），可使附着力提升 40%，适合精密件（如医疗导管接口）。

2. 化学活化：增强化学键合

硅烷偶联剂处理

步骤：金属喷砂→乙醇清洗→浸涂 5% KH-560 乙醇溶液（pH=4-5）→120℃烘干 15 分钟；

作用：偶联剂一端 Si-O 键与金属氧化物结合，另一端活性基团（如环氧基）与 LSR 交联，形成 “分子桥”。

等离子体处理
氩气等离子体（功率 100-300W，处理时间 30-60 秒）可去除金属表面油脂，同时引入羟基（-OH），使附着力提升 50-80%，尤其适合铝、镁等易氧化金属。

三、工艺参数调控：确保充分交联与浸润

模具温度

自粘接 LSR 最佳模温：110-130℃（低于 80℃时交联度不足，高于 150℃可能烧焦）；

建议分区控温：进料口区域温度比型腔高 10-15℃，促进 LSR 流动浸润。

注射压力与速度

低速填充（50-80mm/s）→高速保压（100-120MPa），避免高速湍流卷入空气；

保压时间：根据胶层厚度调整，1mm 厚胶层保压 30 秒，每增加 1mm 延长 15 秒。

硫化时间

基础硫化：模内硫化时间≥90 秒（铂金催化需足够时间完成交联）；

二次硫化：180℃/2 小时，可使交联密度提升 25%，附着力稳定性提高 20%。

四、结构设计：强化机械锁合效应

锯齿状沟槽

尺寸：深度 0.5-1mm，齿距 2-3mm，角度 60-90°；

示例：手机卡托胶圈金属基材设计 0.8mm 深锯齿，剥离强度从 8N/cm 提升至 15N/cm。

通孔与倒扣结构

通孔直径 1-2mm，间距 5-8mm，LSR 固化后形成 “胶钉” 锁合；

倒扣角度：内侧 30-45°，外侧 15-20°，避免脱模时撕裂。

过渡圆角设计
包胶边缘 R≥1.5mm，减少应力集中，防止直角处因收缩导致界面开裂（实测 R=0.5mm 时脱落风险增加 3 倍）。

五、辅助工艺：底涂剂与真空控制

底涂剂选择（非自粘接 LSR）

金属通用型：汉高乐泰 LOCTITE 770（促进硅胶与不锈钢 / 铝粘接）；

耐高温型：道康宁 TC-5288（耐 200℃，用于汽车引擎部件）；

涂覆量：3-5μm（湿膜厚度），烘干温度 80-100℃，时间 10 分钟。

真空脱泡与模具排气

LSR 混合后在 - 0.1MPa 真空下脱泡 3-5 分钟，避免气泡削弱界面结合；

模具排气槽深度 0.015-0.02mm，宽度 3-5mm，沿料流末端均匀分布，确保空气完全排出。

六、质量验证与失效分析

附着力测试标准

90° 剥离法（ASTM D1876）：试样宽度 25mm，拉伸速度 50mm/min，合格值≥8N/cm；

划格法（ISO 2409）：用 1mm 划刀刻划 10×10 网格，胶带剥离后脱落面积＜5% 为合格。

大面积整片脱落    表面未粗化或底涂剂失效    重新喷砂 + 检测表面粗糙度 / 底涂剂保质期    

边缘局部脱落    模具排气不良 / 保压不足    增设排气槽 / 提高保压压力至 120MPa    

剥离后金属露白    LSR 交联不充分    提高模温至 120℃/ 延长硫化时间至 120 秒    

七、行业案例：汽车传感器包胶优化

问题：铝合金传感器外壳包胶后耐振动测试（50Hz/24 小时）脱落率达 25%；

优化方案：

表面处理：喷砂（Ra 5μm）+ KH-570 偶联剂处理；

LSR 更换：道康宁 OE-6610（自粘接型，耐振动疲劳）；

结构改进：增加 0.7mm 深环形沟槽；

结果：剥离强度从 6N/cm 提升至 14N/cm，振动测试零脱落。

总结

提升 LSR 与金属附着力的核心在于构建化学粘接（分子键合）与机械锁合（物理锚定）的协同效应，同时通过工艺参数确保材料充分交联。实际生产中需建立表面粗糙度检测→底涂剂固化验证→首件拉力测试的全流程管控，结合 DOE（实验设计）方法优化关键参数（如模温、保压时间），可将附着力合格率从 75% 提升至 98% 以上。

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